宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家们在(zài)过去的(de)几十(shí)年当中进行了(le)超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百(bǎi)年(nián)来(lái)，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)的时候(hòu)，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的(de)异常，推(tuī)算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得(dé)重大(dà)天文成就的(de)例子。但是这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量(liàng)一(yī)般会(huì)使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其(qí)"光度(dù)学(xué)的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是(shì)测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的(de)计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的(de)速度比理论上要(yào)快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它们(men)束缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光(guāng)，但是(shì)它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对(duì)这(zhè)样的(de)一种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系(xì)当中如果(guǒ)没(méi)有足(zú)够大(dà)的(de)质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种(zhǒng)方(fāng)法就(jiù)是测量(liàng)星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们(men)通过(guò)射(shè)电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿(dùn)的(de)力(lì)学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有(yǒu)引力(lì)定律进(jìn)行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质(zhì)并(bìng)不(bù)是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系(xì)当中存在的恒(héng)星(xīng)数(shù)量却只有银河(hé)系的(de)千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学(xué)家们使用最先进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测(cè)量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物(wù)质和力(lì)学(xué)定律来解释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗(àn)物质，已(yǐ)经(jīng)被附近(jìn)的(de)另(lìng)一(yī)个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据(jù)，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法(fǎ)解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年中国飞机事故率是多少的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在的(de)中间(jiān)区域(yù)。那么(me)我(wǒ)们通过什么来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是不是(shì)集中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可(kě)以(yǐ)明显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥(yáo)远的(de)天体和我们地球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大的(de)天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这(zhè)个(gè)现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对(duì)子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释方法就是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域(yù)，并在(zài)两边形(xíng)成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐(fú)射(shè)。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们(men)之间(jiān)的温(wēn)差只(zhǐ)有万分(fēn)之(zhī)一。

科学(xué)家们(men)通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这样的，而随(suí)着(zhe)暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了(le)匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的(de)粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经(jīng)提出了数(shù)十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些不同的(de)目标粒子(zi)所需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质(zhì)相互作用的(de)“暗物(wù)质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实(shí)验室(shì)，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数中国飞机事故率是多少据收集，人们发(fā)现了一(yī)个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第一个(gè)直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们(men)讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这样的(de)速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时(shí)段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释，研究人(rén)员们(men)所观测到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期(qī)信号的(de)差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个(gè)实(shí)验室(shì)是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所以截至目(mù)前(qián)还(hái)无(wú)法(fǎ)提供相(xiāng)应(yīng)的数(shù)据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子(zi)天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发(fā)现，如果暗物(wù)质存在(zài)，它们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘(mì)的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步(bù)的(de)证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物质会(huì)不(bù)会意(yì)味(wèi)着人类并不(bù)孤(gū)单呢(ne)？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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